资讯
IJMSD | 北京理工大学姜澜教授团队：基于超快电子成像的电子-晶格动力学：原理与应用
本文来源于Int J Mech Syst Dyn，欢迎浏览！
该文亮点：1. 回顾了电子-晶格相互作用动力学的发展历程，阐明了超快电子成像的必要性和优势；2.分析了3种典型超快电子成像方法的原理及装置，即，时间分辨光发射电子显微镜（time-resolved photoemission electron microscopy, TR-PEEM）、扫描超快电子显微镜（scanning ultrafast electron microscopy, SUEM）和超快透射电子显微镜（ultrafast transmission electron microscopy, UTEM），并总结了光与电子相互作用、载流子输运和弛豫、电子晶格耦合和晶格振荡等方面的典型成果；3.展望了超快电子成像发展趋势，指出发展更高时空分辨能力的超快电子成像方法在多场耦合下的复杂动力学研究中具有广阔前景。
图1 Graphical abstract
电子-晶格的结构演化决定物质的宏观性质。探索其动力学过程有助于理解物质的宏观物理、化学和生物特性，推动应用技术的发展。电子-晶格的相互作用特征时间在飞秒至皮秒量级，线性和非线性过程并存，且伴随纳米尺度的空间演化。泵浦探测方法能够满足探测的时间分辨要求，但存在由光学衍射极限导致空间分辨率不足的缺陷。为提升电子-晶格动力学过程的空间分辨能力，通过电子束成像结合高时空分辨率脉冲激光的方法近年来取得了不少突破。为提升电子-晶格动力学过程的空间分辨能力，通过电子束成像结合高时空分辨率脉冲激光的方法近年来取得了不少突破，成为了基础研究和应用验证的重要手段。然而，不同物质本征状态及超快过程特性导致成像策略发生变化，现有的研究更关注单一成像方法或单一物质的进展。在广泛的体系中，如何适配成像策略与研究对象，从而解决电子-晶格动力学中的核心问题成为了关键。
该文详述了电子-晶格动力学的时空特性，提出了使用超快电子进行高时空分辨成像是解析纳米尺度超快电子-晶格演化关键的观点。并根据不同的成像原理和应用场景，介绍了时间分辨光发射电子显微镜（TR-PEEM）、扫描超快电子显微镜（SUEM）及超快透射电子显微镜（UTEM）3种典型的超快电子成像方法。内容涉及：（1）使用TR-PEEM研究近场增强和退相干性质的关联性，以及对表面等离激元传播过程成像；（2）使用SUEM揭示硅、InGaN、单晶中的载流子弛豫/扩散动力学；（3）使用UTEM解析过渡金属二卤化物中的晶格振动，金属中的马氏体相变及纳米颗粒的受激团聚现象。该文以电子-晶格动力学的研究为目标，系统总结了超快电子成像的原理、方法及关键技术，对前沿基础科学和国家重大应用中的超快研究需求具有重要指导作用。
《国际机械系统动力学学报（英文）》（International Journal Mechanical System Dynamics, IJMSD ）由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创立。IJMSD 旨在为用机械系统动力学科学与技术为提升现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能提供先进的理论、软件、方法、器件、标准，为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD 强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学，所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构，还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。
如果篇首注明了授权来源，任何转载需获得来源方的许可！如果篇首未特别注明出处，本文版权属于 X-MOL （ x-mol.com ）， 未经许可，谢绝转载！
京公网安备 11010802027423号